Процесс контроля

Правила разработки процессов технического контро­ля. Процесс технического контроля — это действия по определе­нию состояния объекта контроля.

Процесс контроля имеет различные свойства, которые задаются при его проектировании и проявляются при его проведении. Харак­теристики свойств контроля определяются качественными и количе­ственными признаками. Примерами качественных признаков могут служить автоматизация и механизация контроля (ручной, механизи­рованный, автоматизированный), используемый метод контроля (разрушающий, неразрушающий). Количественные признаки свойств контроля являются его показателями (точность измерений, достоверность контроля и т. п.).

Процесс контроля включает совокупность операций техничес­кого контроля, выполняемых при изготовлении и ремонте изделия или его составной части. Процессы технического контроля раз­рабатываются для следующих видов контроля:

входного контроля материалов, заготовок, полуфабрикатов, а также комплектующих деталей и сборочных единиц;

операционного контроля деталей и сборочных единиц;

приемочного контроля изделий.

При разработке процесса контроля учитываются показатели процесса, установленные ГОСТ 14.306—73. Показатели точности измерений в процессах контроля должны указываться в соответст­вии с ГОСТ 8.011—72.

Порядок разработки процессов технического контроля включает последовательное выполнение этапов разработки, объединенных в следующие группы:

совокупность этапов объектов контроля (классификация, выбор, группирование, оценка, объем контроля, выбор контролируемых параметров объекта контроля);

составление технического маршрута процесса технического кон­троля (выбор организационных форм, действующих типового, группового процесса или поиск аналога единичного процесса тех­нического контроля);

разработка технологических операций технического контроля (выбор схем контроля, метода контроля, средств контроля; раз­работка режимов контроля);

оформление документации на процессы технологического конт­роля (рис. 1). ТЗ ТП

А

РП П

Рис. 1. Последовательность разработки процессов ТК:

ТЗ — техническое задание, 1 — исходная документация, 2-квантификация объектов контроля; ТП — технический проект, 3 — анализ контролепригодности, 4 — классификация и кодирование объектов контроля, 5 — установление типовых маршрутов и схем контроля, б — определение объема партии, 7 — выбор организационной формы и режим контроля, 8 — выбор типов контрольного оборудования, 9 — трудоемкость, контроль и квалификация контролеров; РП — рабочий проект, 10 — уточнение операций контроля, 11 — уточнение выбора КИП и состояние ТЗ на разработку средств контроля, 12 — уточнение норм времени и квалификации контролеров; П — проект, 13 —построение и оценка вариантов процессов контроля, 14 - оформление до­кументации

Общие правила разработки и оформления процессов техничес­кого контроля должны соответствовать требованиям, установлен­ным в стандартах Единой системы технологической подготовки производства, Единой системы технологической документации и Государственной системы обеспечения единства измерения. При оформлении результатов контроля разрабатываются технологичес­кие паспорта, карты измерения, журналы контроля технологических процессов в соответствии с ГОСТ 3.1503—74.

Нормативно-техническая документация, обеспечивающая реше­ние задач разработки процессов технического контроля, разрабаты­вается на трех уровнях: государственном отраслевом и предпри­ятия. Содержание НТД, обеспечивающей решение задач разработки процессов технического контроля на уровне предприятия, определе­но ГОСТ 14.317—75.

Технический контроль является неотъемлемой составной частью технологического процесса изготовления (обработки, сборки, мон­тажа, ремонта). Существует эквивалентность множества задач про­цессов изготовления и технического контроля на основе правила отображения. При отображении X (процесс изготовления) в Y (про­цесс контроля) каждый элемент х из X имеет один образ y=f (x) и у из Y. Однако вовсе не обязательно, чтобы и всякий элемент из Y был образом некоторого элемента из х (накрытие). В результате логического обобщения разрабатывают структуру процессов технического контроля и выявляют комплексные задачи на основных этапах проектирования технологических процессов изготовления и технического контроля, в частности комплексные точностные задачи по установлению функциональной связи между операцион­ными допусками и допустимыми погрешностями измерения.

К общим исходным данным в проектировании технологических процессов относят: рабочие чертежи на изделия; сведения об объеме выпуска продукции, комплексности выполнения программного за­дания; каталоги оборудования; НТД, включающая технологические классификаторы предметов производства и описания типовых про­цессов изготовления, а также схемы членения предметов по стадиям производства. Для проектирования процессов контроля качества требуется иметь дополнительную информацию:

методику классификации объектов контроля на категории конт­роля;

схемы классификации и классификаторы типовых элементов
контроля (объектов, методов, средств, документации, состава конт­ролеров);

типовые задачи и принципы размещения процессов контроля в технологических процессах изготовления;

коды элементов и процессов технического контроля.

В приведенном перечне документации предусматривается комп­лексность задачи информационного обеспечения для проектирова­ния процессов изготовления и контроля качества продукции.

На этапе технологического контроля деталей изучаются служеб­ное назначение и условия работы будущего изделия, комплексно решаются задачи организации входного нормоконтроля и обеспече­ние информативности поступившей документации. Особое внима­ние уделяется улучшению технологичности конструкции в целях снижения трудоемкости и себестоимости изделия. Оценка техноло­гичности объекта контроля имеет свою специфику и рассматривает­ся как контролепригодность.

Темп определяется путем технологических расчетов и является единым для изготовления и контроля. Его факторы влияют на организацию технического контроля, оснащенность труда контро­лера, выбор методов и планов контроля. Например, при массовом плане производства используются стационарные контрольные пунк­ты, встроенные в поток через определенное число технологических операций. Они оснащаются специализированными средствами кон­троля высокой точности. Методы контроля стандартизованы, а планы контроля устанавливаются в зависимости от размера пар­тии деталей. Размер партии объектов контроля оказывает сущест­венное влияние на объем выборки или уровень приемочного конт­роля.

Выбор метода получения заготовки. При выборе конкрет­ного метода получения заготовки руководствуются определенными показателями. Оптимальность выбора метода характеризуется на­именьшей себестоимостью изготовления и условиями работы дета­ли в машине. При этом выделяются основные поверхности и пара­метры детали. Для удовлетворения требований комплексного про­ектирования технологического процесса изготовления и контроля дополнительно решают несколько задач:

определяют категорию объекта контроля в зависимости от его служебного назначения и вид возможных дефектов в случае отступ­ления от чертежа и технических условий;

устанавливают стоимость контроля заготовки различными ме­тодами (неразрушающий контроль и т. п.);

выбирают показатели качества и задаются требуемым числом значащих цифр.

Стоимость контроля заготовки состоит из затрат на заработную плату контролеров; амортизации контрольного оборудования за время контроля; затрат на энергию, потребляемую в процессе конт­роля; затрат на контрольную оснастку; стоимости подготовки к контролю; стоимости объекта контроля; стоимости объекта конт­роля после ухудшения качества. Вполне понятно, что стоимость контроля зависит от требований, предъявляемых к степени соответ­ствия заготовки чертежам и техническим условиям.

Контроль заготовки различают по объему (сплошной и вы­борочный), по повторяемости одно-, двух- и многоступенчатый (многократный), по времени (непрерывный, периодический и ле­тучий). Установлены уровни контроля; нормальный, усиленный и облегченный. Различают также методы контроля по альтер­нативному (да — нет) и количественному признакам. При выборе метода контроля решают задачу многофакторной оптимизации, в связи, с чем предпочтение отдается комплексным критериям —критериям контроля.

Выбор баз для установки заготовки и контроля основывается на принципе совмещения этих баз, что способствует уменьшению по­грешностей обработки и измерения. Соблюдение данного принципа обеспечивает решение комплексных задач одновременного исполь­зования базы для измерения и оценки состояния обрабатываемой заготовки, отвечает условиям автоматизации технологической опе­рации, внедрению типовых схем установки и контроля.

Установление маршрута обработки основных поверхностей де­талей имеет существенное значение при выборе методов контроля качества параметров, предъявляемых на приемку деталей.

При построении маршрутов обработки и контроля действуют общие правила:

каждый последующий метод должен быть точнее предыдущего, а вместе взятые они образуют систему повышения точности;

точность изготовления и точность измерения в комплексе харак­теризуют точность технологического процесса в целом;

между точностью процесса изготовления и точностью измерения имеется причинно-следственная зависимость с обратной связью, в силу которой точность измерения не только зависит от точности изготовления, но и оказывает на нее влияние. Например, для рас­чета допустимых погрешностей измерения необходимо уточнить значения допусков на параметры;

определению оптимальной структуры задач контроля и разме­щению контрольных операций в технологическом процессе способ­ствует классификация объектов контроля продукции или процессов, подвергаемых контролю.

При определении структуры задач контроля исходят из тех­нологического маршрута обработки детали и используют перечень типовых операций и переходов технического контроля.

Размещение контрольных операций в технологическом процессе формирует структуру процесса контроля. Поэтому оптимизация размещения контрольных операций является одновременно и оп­тимизацией структуры процесса технического контроля. При раз­мещении можно выделить два типа структуры контроля: 1) конт­роль производится в конце технологического процесса по всем контрольным параметрам в виде приемочного контроля, 2) опера­ционный контроль выполняется периодически через несколько опе­раций, начиная от входного и заканчивая приемочным. Первый шаг структуры соответствует наименьшим затратам на контроль, но при этом велика вероятность обработки бракованной заготовки и увеличения затрат на всех технологических операциях. Ранняя отбраковка таких заготовок обеспечивает уменьшение непроизводи­тельных затрат труда, но повышает трудоемкость процесса конт­роля.

За основной критерий оптимизации структуры процесса конт­роля принимают экономический критерий обобщенных по стоимо­сти затрат. При первом типе контроля, когда контрольный пост располагается в конце технологического процесса, затраты будут двух видов:

на обработку детали после возможного брака на любой из операций технологического процесса;

на обслуживание контрольного поста и операцию контроля по всем параметрам и признакам качества детали.

Для оптимизации структуры процесса контроля принимают сле­дующие обозначения: Pi — вероятность брака на i-й технологической операции; с_i — стоимость i-й технологической операции; d_ij — сто­имость контроля j-го параметра (j=l,..., n) после i-й операции. В целях упрощения задачи вводят следующие допущения:

дефектные заготовки в процессе изготовления не изымаются;

достоверность контроля равна единице;

затраты на контроль дефектной заготовки равны затратам на контроль годной.

Суммарные затраты после последней технологической операции определяются по формуле

Если установить контрольный пост на предпоследней операции, то суммарные затраты выразятся формулой

Затраты на контроль определяются на основе анализа данных о стоимости контрольных операций, включая затраты на эксплу­атацию специального контрольного оборудования, приборов и дру­гих средств контроля. Стоимость затрат на изготовление деталей рассчитывают по результатам анализа типового технологического процесса изготовления деталей.

Анализ задач на этапах построения операций, выбора режимов резания и норм времени обработки. Согласно ГОСТ 14.317—75, технологическая операция технического контроля является законченной частью процесса контроля, выполняемой на одном рабочем месте. Она характеризуется постоянством примене­ния средств контроля при проверке одного или нескольких конт­ролируемых признаков у одного или нескольких объектов контроля. Операция контроля качества имеет несколько технологических пере­ходов. Технологический переход контроля качества рассматривает­ся как законченная часть операции контроля, состоящая из действия человека и средства контроля по проверке одного контролируемого признака или одновременной проверки совокупности контролиру­емых признаков. К последовательности задач, решаемых на основ­ных этапах построения контрольных операций, относятся:

изучение технологического маршрута процесса технического контроля;

выбор операции контроля;

определение номенклатуры контролируемых параметров и при­знаков у объекта контроля;

выбор методов контроля и определение относительных погреш­ностей методов измерения и контроля для основных параметров и признаков продукции;

выбор средств контроля;

установление норм времени на контроль;

установление оптимальной последовательности выполнения контрольных переходов;

построение структуры контрольной операции в текстовой или операторной форме.

Нормирование операций контроля проводят по двум направле­ниям: в мелкосерийном производстве устанавливают приближен­ные нормативы обслуживания основных производственных рабочих одним контролером; в крупносерийном и массовом производстве используются нормативы времени, расчлененные по операциям и переходам контроля (внешний осмотр, контроль геометрических параметров, твердости и т. п.).

При проектировании операций технического контроля использу­ются общие технологические правила, направленные на уменьшение штучного времени путем совмещения нескольких технологических переходов, применения высокопроизводительных средств оснаще­ния операций, сокращения вспомогательного времени, применения автоматизированных КИП, использования методов выборочного статистического контроля.

Анализ задач на этапе выбора оборудования. Автома­тизация выбора КИП и обработки информации о качест­ве продукции на базе применения ЭВМ. Рекомендации по выбору средств контроля относят к трем этапам технологической подготовки и освоения процессов технического контроля: проек­тирование новых маршрутных процессов, построение контрольных операций и переходов, обеспечение заданной точности измерений объектов с высокими требованиями качества. Выбор средств конт­роля рассматривают по стадиям производства — горячей и холод­ной обработки, сборочных.

Применение ЭВМ для выбора КИП значительно сокращает трудоемкость проектных работ. Алгоритм выбора КИП, в реализа­ции которого участвуют технолог, метролог, математик и програм­мист, сводится к следующим процедурам:

задаются исходные данные в виде номинальных размеров пара­метров, градации точности (квалитеты, степени, классы точности), вид детали (вал, отверстия), к которому относится порядок погреш­ностей измерения;

рассчитывается допустимая погрешность измерения по формуле

где i, а — единица и число единиц допуска соответственно;

рассчитываются предельные погрешности методов измерения на основе типажа КИП;

выдаются на печать коды КИП с указателем цены деления и допустимой разности температур параметра и КИП;

определяется допуск на параметр, допустимая погрешность из­мерения.

Оптимизация выбора КИП многокритериальная и производится на основе критериев: точностного, т. е. на основе расчета на ЭВМ погрешностей измерения с учетом действующих факторов в конк­ретных или типовых условиях измерения; стоимостного (прямая связь с ценой деления: меньше цена деления КИП — выше сто­имость), выбирается КИП по наибольшей цене деления; эффектив­ность применения ЭВМ характеризуется объективностью и высокой производительностью в условиях машинного проектирования опе­рации технического контроля.

Документация, фиксирующая технологические разработки про­цессов изготовления и контроля, имеет одну и ту же информацион­ную базу в виде ЕСТ Д. В соответствии с требованиями ЕСТД технологические документы на технический контроль классифи­цируются на группы. Документы на технический контроль (опе­рационная карта, паспорт и журнал контроля, маршрутная кар­та) регламентируются стандартами и другой НТД (ГОСТ 3.1502— 85, ГОСТ 3.1503—74, ГОСТ 3.1505—75). Документация на техничес­кий контроль согласовывается со службами ОТК и главного мет­ролога.

Оптимизация процессов контроля. Одной из первоочеред­ных задач оптимизации считается выбор вида технического конт­роля в зависимости от назначения технологического процесса. К ви­дам технического контроля относят: непрерывный, периодический, летучий контроль технологических операций, а также сплошной и выборочный контроль качества продукции, предъявляемой ОТК. От правильности выбора вида контроля зависят периодичность и объем выполнения контрольных операций, а следовательно, их трудоемкость, численность и квалификация контролеров, оснащен­ность операций средствами контроля, применяемые методы конт­роля, достоверность и точность технического контроля.

К числу множества задач оптимизации контрольных процессов относится оптимизация по экономическому критерию размещения контрольных операций внутри технологического процесса, оптими­зация структуры контроля и т. п.

Множество методов оптимизации операций технического конт­роля принадлежит к множеству задач оптимизации процессов конт­роля качества.

К наиболее важным методам оптимизации процессов и опера­ций технического контроля следует отнести большую группу стан­дартных методов статистического регулирования технологических процессов, стандартных методов статистического приемочного кон­троля и развивающееся направление — применение методов линей­ного и множественного корреляционного анализа в техническом контроле для решения задач по факторному анализу причин брака, взаимосвязи квалитетов контролируемых деталей и квалификации контролеров.

Типизация процессов контроля. Типизация процессов тех­нического контроля качества изделий стала научным методом упра­вления процессами технического контроля.

Имеется несколько основных направлений типизации процессов технического контроля. Все они связаны с систематизацией и обоб­щением опыта, накопленного в процессе производства и эксплуатации, лучших образцов техники, с научным обоснованием реко­мендуемых типовых процессов контроля качества, контрольных операций, их состава и применяемых КИП.

Направления типизации процессов системы технического конт­роля качества рассматривают по элементам: объект контроля, ме­тоды контроля, средства контроля.

При типизации процессов контроля качества применяется еди­ный буквенно-цифровой код; процессы контроля кодируют содер­жательным или цифровым обозначением.

Типизация объектов контроля. Типизация объектов конт­роля сводится к их классификации по метрологическому признаку, т. е. по общности контролируемых параметров, операций, применя­емых методов, средств контроля, квалификации контролеров и до­кументации. Классы объектов определяются по стадиям производ­ства, кодируются буквами русского алфавита, а также цифровым кодом и представляются в виде схемы классификации. Согласно схеме классификации, составляется подробный классификатор объектов контроля, в котором указываются характеристики и осо­бенности классов, даются примеры типовых объектов, их текстовые и графические описания.

Типизация методов контроля. Типизация методов конт­роля сводится к их классификации по определенным признакам и выбору метода для данного уровня системы технического конт­роля. Признаками этой классификации служат объективность про­верки и точность измерений.

При типизации методов контроля отклонений геометрических параметров вводят единый цифровой код и кодируют цифровым обозначением. Цифровые обозначения методов контроля состоят из двух частей: первая часть — цифровое обозначение контролируемо­го отклонения, вторая часть — порядковый номер контроля.

По признаку объективности проверки на соответствие стандарт­ному определению, в частности, определению отклонений формы и расположения поверхностей, методы контроля подразделяют сле­дующим образом:

методы полного контроля, которые соответствуют стандарт­ному определению отклонения. Они позволяют измерить отклоне­ние в соответствии с определением по стандарту независимо от характера действительного отклонения; методы упрощенного контроля, которые не соответствуют стан­дартному определению отклонения. Применение методов упрощен­ного контроля сопровождается оценкой погрешности метода конт­роля.

По признаку точности измерений методы контроля разделяют на грубые, средней точности, повышенной точности, высокой точ­ности и особо высокой точности; они устанавливаются в зависимо­сти от относительных погрешностей методов измерения и катего­рий контроля. Понятие относительной погрешности исходит из единства точности изготовления и точности измерения и образует единую точность технологического процесса. Поэтому и инфор­мировать их следует общими единицами, какими являются квали-теты и степени точности, задаваемые на параметры изделий. Пре­дельно допустимая погрешность измерения назначается в виде чис­ленных значений допусков стандартных квалитетов точности более высоких порядков, чем допуск на контролируемый параметр. Ее величина не должна превышать погрешности измерения.

Типизация средств контроля. В основу классификации средств контроля положены естественные признаки объектов конт­роля. Выделены КИП для контроля физических, геометрических и функциональных параметров изделий разного служебного назна­чения.

Классификация КИП дается по конструктивному, технологичес­кому, метрологическому признаками и кодируется по уровням си­стемы контроля. Классификация по метрологическому признаку предусматривает выбор конкретного прибора и устанавливает:

соответствие точности прибора техническим условиям чертежа;

возможность использования прибора для определения габарит­ных размеров контролируемой детали;

производительность прибора;

наличие требуемого типа прибора на предприятии или возмож­ность его заказа;

возможность загрузки прибора на данной контрольной опера­ции или аналогичных операциях.

Необходимым условием выбора измерительного прибора явля­ется точностной критерий, при контроле Δ_М < t, где Δ_М — погреш­ность измерения данным прибором; t — предельно допустимая по­грешность измерения.

Литература: